BRPI1009083B1 - Elemento de desgaste para máquinas para movimentar terra e rocha, penetrar no solo e/ou carregar a terra - Google Patents

Abstract

elemento de desgaste para máquinas para movimentar terra e rocha, penetrar no solo e/ou carregar a terra elemento de desgaste com resistência aprimorada ao desgaste com relação a elementos de desgaste, tais como dentes de aço fundidos a serem especialmente utilizados em maquinaria para aplicações de remoção de terra, penetração no solo e/ou carregamento de pedras, bem como a insertos a serem incluídos nos elementos de desgaste para aumentar a sua resistência, de forma a prolongar ou estender a sua vida útil.

Description

ELEMENTO DE DESGASTE PARA MÁQUINAS PARA MOVIMENTAR TERRA E ROCHA, PENETRAR NO SOLO E/OU CARREGAR A TERRA

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a elementos de desgaste, tais como dentes de aço fundido, a serem especialmente utilizados em maquinaria para aplicações de remoção de terra, penetração no solo e/ou carregamento de pedras, bem como a insertos a serem incluídos nos elementos de desgaste para aumentar a sua resistência ao desgaste, de forma a prolongar ou estender a sua vida útil.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] A moldagem por inserção de corpos duros em elementos de desgaste de aço fundido para aplicações de penetração no solo para aumentar a sua resistência ao desgaste foi descrita anteriormente no estado da técnica.

[003] No documento US 5.081.774 (Kuwano), por exemplo, é descrito um dente de escavação de composto substituível que compreende insertos de ferro moldado e Cr resistentes ao desgaste que possui dureza mais alta que um corpo de dente e que é moldado por inserção no corpo de dente. O desempenho do dente de escavação é aprimorado posicionando-se o material resistente ao desgaste como inserto integral em uma parte central do corpo de dente. O inserto estende-se a partir da extremidade em direção a uma parte de conexão do dente e termina em uma posição limitadora do uso potencial dos dentes. Embora ferro moldado e Cr seja um material que é um pouco similar a aço fundido e, portanto, aparentemente compatível como inserto em aço fundido, é desejável aumentar a dureza do inserto acima do ferro moldado com Cr com o propósito de aprimorar o comportamento de

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2/16 desgaste geral da peça, preservando, ao mesmo tempo, a rigidez de aço fundido no inserto.

[004] Também se deu atenção no estado da técnica ao uso de outros materiais com alta dureza para reforçar modelagens com base em ferro. Nessa técnica, os insertos selecionados são geralmente constituídos por materiais de cermet tais como partículas de WC cimentadas com um aglutinante metálico. O benefício fornecido por esses insertos é a boa união potencial desenvolvida com o aço despejado devido à natureza metálica similar entre o aglutinante e o aço. No campo de elementos de desgaste que encaixam no solo, entretanto, a modelagem por inserto de corpos de reforço com base em cermet limita-se a aplicações exigentes com alto custo de tempo de inativamento. Isso se deve principalmente ao alto valor econômico do material de cermet. É, portanto, desejável o desenvolvimento de elementos reforçados com alta resistência ao desgaste e custo mais baixo.

[005] Em um contexto mais geral, sabe-se bem que materiais cerâmicos com custo mais baixo podem sofrer infiltração de metais fundidos. Esse estado da técnica é descrito, por exemplo, em US 6.338.906 (Ritland et al, 1999) e Processing and Microstructure of Metal Matrix Composites Prepared by Pressureless Ti-Activated Infiltration Using FeBase and Ni-Base Alloys, Materials Science and Engineering A 393 (2005), 229-238 (Lemster et al). A primeira referência lida com vedações produzidas por meio da infiltração capilar de partículas cerâmicas porosas (previamente consolidadas ou sinterizadas) por metal fundido. A microestrutura resultante do componente é composta, portanto, de canais finos em volta

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3/16 de partículas cerâmicas. Ensina-se que a cerâmica infiltrada por metal resultante possui bom comportamento tribológico e o seu uso é exemplificado em vedações de face mecânica, uniões giratórias, vedações de portais deslizantes, mancais, apoios e outros componentes deslizantes ou de atrito que necessitam de boas características de durabilidade e desgaste, boa resistência à corrosão e boa condução térmica. Sabe-se, entretanto, que a infiltração capilar necessita de canais finos e um saldo de energias interfaciais que dirige o metal líquido para os canais, enquanto, no reforço de elementos de desgaste para penetração no solo de acordo com a presente invenção, aço fundido geralmente é repelido pelos materiais cerâmicos de interesse (ou seja, aço fundido não umedece facilmente essa cerâmica), inibindo ou impedindo a ação capilar e exigindo canais mais espessos para permitir a penetração do metal. A segunda das referências descritas acima também se refere ao processamento de compostos de matriz de aço com partículas cerâmicas embutidas. Uma questão específica em exame nesta segunda referência é a melhoria das características de infiltração da cerâmica utilizando grãos de titânio (Ti) misturados nas partículas de cerâmica. Esta técnica permite, portanto, o processamento de compostos de matrizes metálicas com um grande teor de cerâmica. A microestrutura que resulta no estado da técnica mencionado acima envolve uma grande fração de grãos de cerâmica infiltrada por metal e, portanto, não cobre a consolidação de compostos de matriz metálica celular tridimensional com alto teor metálico, como os propostos na presente invenção. Além disso, a presença de uma grande fração metálica no composto não é conveniente na faixa de aplicações de desgaste

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4/16 descritas no estado da técnica discutido acima, no qual coloca-se ênfase no aumento da dureza do material sem contrabalançar a resistência à compressão e a rigidez. Este equilíbrio das propriedades mecânicas, entretanto, é altamente desejável no campo de penetração no solo de dentes para aplicações de movimentação da terra, em que a dureza e a rigidez regem a vida útil e a velocidade de desgaste.

[006] Estado da técnica adicional descrito em US 4.909.300 (T. Horie, 1989) e EP 1.593.757 (M. Freling et al, 2005) refere-se ao processamento de compostos de matriz metálica por meio da infiltração de espumas cerâmicas de baixo custo. A primeira das referências descritas acima refere-se a um método de produção de uma parte permeável a fluidos constituída por uma estrutura cerâmica porosa com membros cerâmicos ocos, cujos poros são infiltrados por um metal moldado, mas que mantêm a concatenação dos membros ocos (não infiltrados). Desta forma, permite-se a ocorrência do fluxo de um líquido lubrificante nos membros cerâmicos ocos durante o serviço. Esse fluxo no serviço não possui utilidade em elementos de penetração no solo. A falta de penetração dos membros cerâmicos ocos contíguos pelo metal fundido geraria, na verdade, baixa resistência a fraturas da parte reforçada do elemento de desgaste e, portanto, eliminaria o seu uso em aplicações de penetração no solo. A segunda referência descreve espumas classificadas funcionalmente infiltradas por metais fundidos, em que a porosidade dessa espuma foi elaborada de tal forma que a peça resultante exiba uma variação gradual do teor metálico relativo de um lado para o outro. Estes componentes infiltrados com espuma classificada são utilizados em motores com turbina a gás para aplicações

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5/16 de alta temperatura. Os componentes exibem condutividade térmica dirigida devido à variação gradual de conteúdo cerâmico/metálico, mas esta propriedade não é necessária nem útil para elementos de penetração no solo que necessitam de uma combinação de resistência, rigidez e resistência ao desgaste.

[007] Nenhum dos documentos do estado da técnica mencionados acima descreve nem considera um elemento resistente ao desgaste tal como um dente de aço fundido para aplicações de movimentação de terra, que possuem uma união segura com baixa porosidade entre um inserto de espuma cerâmica celular reticulada e aço fundido que infiltra na cerâmica por meio de despejamento por gravidade.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO [008] A presente invenção refere-se a elementos resistentes ao desgaste aprimorados para máquinas de movimentação de terra, penetração no solo e/ou carregamento de rochas, tal como dentes de caçambas para escavadoras e carregadores. O propósito da presente invenção é, portanto, de aumentar a vida útil do elemento de desgaste por meio da inclusão de insertos de espuma cerâmica celular dura in situ infiltrados por aço fundido resistente a impactos mais resistente.

[009] O objetivo da presente invenção é, portanto, um elemento de desgaste com um inserto de reforço de espuma cerâmica conforme definido na reivindicação 1.

[0010] O elemento de desgaste reforçado desta forma exibe uma combinação notável de dureza, resistência, rigidez e resistência ao desgaste. Após o tratamento com calor por meio de métodos convencionais de normalização,

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6/16 resfriamento e têmpera, o elemento de desgaste reforçado é apropriado para aplicações nas quais a pressão aplicada à superfície de desgaste do elemento de desgaste não excede 1000 MPa.

[0011] O desempenho dos elementos reforçados e, especificamente, a ausência de falhas súbitas durante o serviço são influenciados criticamente pela qualidade da união que é desenvolvida entre a espuma cerâmica e o aço fundido. A qualidade da união é determinada diretamente por meio de boa penetração do aço fundido nos poros celulares da espuma, sem nenhuma lacuna ou rachadura das paredes celulares e dentro da microporosidade das paredes celulares. As paredes celulares da espuma possuem uma grande extensão reticulada que entra em contato e é rodeada e penetrada pelo aço fundido, de forma a ocorrer entrelaçamento mecânico robusto entre o metal moldado e o inserto cerâmico e assim constituir uma união de qualidade. O entrelaçamento mecânico robusto fornece ao elemento de desgaste a combinação de propriedades de resistência ao desgaste e alta dureza da cerâmica dura e a resistência e rigidez do aço.

[0012] Os elementos de desgaste reforçados de acordo com a presente invenção permitem a extensão do tempo de trabalho efetivo em substituições consecutivas e, portanto, podem substituir elementos ou ferramentas de penetração no solo convencionais tais como dentes de caçambas escavadoras e carregadores, que geralmente são fabricados exclusivamente com aços de baixa liga. A presente invenção refere-se, portanto, a realizações de reforço de elementos de desgaste de aço fundido cujo uso destina-se a um amplo espectro de aplicações que compreende essencialmente aquelas

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7/16 em que o elemento de desgaste é submetido a solicitações de desgaste abrasivo em penetração no solo, em que a pressão aplicada durante o serviço não excede um limite na faixa de 1000 MPa de tensão de compressão na parte de desgaste do elemento ou não excede um valor crítico relativo a esse limite de tensão por compressão, conforme determinado, por

exemplo, por	meio de análise	de Tresca, Von	Mises ou
critérios de	tensão principal	máximos para o	início da
fratura/fluxo	de plástico.
	DESCRIÇÃO DAS	FIGURAS

[0013] O presente relatório descritivo inclui as figuras a seguir para ilustrar a presente invenção:

[0014] - a Figura 1 é um desenho esquemático tridimensional de um elemento de desgaste de acordo com a presente invenção com o inserto no seu interior;

[0015] - a Figura 2 é um desenho esquemático em elevação lateral que indica um plano seccional (A) de um elemento de desgaste de acordo com a presente invenção com o inserto no seu interior;

[0016] - a Figura 3 é um desenho esquemático de um plano seccional (A) de um elemento de desgaste de acordo com a presente invenção com o inserto no seu interior;

[0017] - a Figura 4 é uma micrografia que exibe a estrutura de uma região composta de espuma cerâmica e aço (2) de um elemento de desgaste de acordo com a presente invenção;

[0018] - a Figura 5 é uma micrografia de alta ampliação de uma área (B) em uma região composta de espuma cerâmica e aço (2) de um elemento de desgaste de acordo com a presente invenção; e

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8/16 [0019] - a Figura 6 é uma plotagem gráfica de resultados de teste de compressão uniaxial, que exibe a tensão com relação ao estiramento de três amostras obtidas de região composta de espuma cerâmica e aço (2) de um elemento de desgaste de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS [0020] Conforme indicado anteriormente, o objeto da presente invenção é um elemento de desgaste reforçado para máquinas de encaixe e movimentação de terra e rochas que compreende aço fundido por gravidade e pelo menos um inserto de espuma cerâmica celular reticulada tridimensional que possui uma estrutura porosa com células abertas que é substancial ou completamente penetrada pelo aço fundido. Durante a moldagem do dito elemento de desgaste, infiltração de aço fundido da espuma cerâmica ocorre sem o uso de nenhum meio externo para aumentar a pressão de infiltração. Essa infiltração sem pressão é possível porque a combinação das propriedades fluídicas do aço líquido sob temperaturas de moldagem e da estrutura celular altamente aberta da espuma cerâmica é suficiente para permitir a infiltração e penetração das células abertas da espuma, bem como a infiltração e a penetração nas paredes celulares da espuma cerâmica.

[0021] Com referência à Figura 1, um elemento de penetração no solo reforçado de acordo com a presente invenção, conforme exemplificado por um dente (1), é exibido incluindo uma região composta de espuma celular e aço (2). Na Figura 2, uma vista em elevação lateral do dente (1) é ilustrada e identifica um plano seccionado (A), que é ortogonal à direção de observação e passa através do dente

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9/16 (1) e através da região composta (2). A Figura 3 ilustra uma visão seccional do dente (1) de acordo com o plano seccional (A) que exibe a região composta (2) rodeada por aço fundido (3) .

[0022] O elemento de desgaste reforçado de acordo com a presente invenção, tal como um dente de carregador ou escavador (1), inclui uma região composta de espuma celular e aço (2) . Embora a região composta (2) possa possuir um formato de caixa retangular simples na parte de extremidade do dente (1), será evidente para os técnicos no assunto que outras formas e locais da região composta (2) podem ser adotados como adequados ao desenvolvimento de erosão durante o serviço esperado e ao padrão de desgaste do elemento de desgaste. Embora a região composta (2) possa ocupar apenas uma certa parte do dente (1), geralmente é desejável que o tamanho da região composta (2) seja suficientemente extenso, de forma a fornecer resistência máxima ao desgaste ao dente (1), minimizando ao mesmo tempo o custo do inserto de espuma cerâmica e a complexidade da disposição de moldagem por fusão.

[0023] Particularmente, o inserto incluído no elemento de desgaste é uma espuma cerâmica celular reticulada tridimensional com uma estrutura porosa com células abertas que é penetrada substancial ou completamente por aço fundido durante a modelagem por gravidade do elemento. O material do dito inserto é preferencialmente uma cerâmica com base em zircônia, tal como um composto de zircônia-ítria (ZrO2-Y2O3) , zircônia-magnésia (ZrO2-MgO), zircônia-cálcia (ZrO2-CaO) ou também de zircônia-alumina (ZrO2-Al2O3).

[0024] O inserto cerâmico pode ser composto, por

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10/16 outro lado, de silicatos de alumina (AI2O3-SÍO2) , tais como mulita ou materiais com alto teor de alumina (Al2O3) , tais como alumina branca ou tabular ou materiais de aluminato, tais como espinela de aluminato ou alumina endurecida por zircônia, ou mesmo carbetos cerâmicos, tais como carbeto de silício (SiC). A partir dos materiais mencionados acima, cerâmicas com alto teor de alumina, aluminato e carbeto de silício exibem a dureza mais alta e pode-se esperar, portanto, que eles forneçam resistência ao desgaste mais alta quando adequadamente infiltrados e unidos a um aço mais mole, mas mais resistente. Sabe-se bem, entretanto, que a capacidade de umectação de cerâmica com base em alumina por aço líquido é comparativa e significativamente mais baixa que a de cerâmica com base em zircônia e também se sabe bem que carbeto de silício pode ser facilmente dissolvido por aço fundido. Neste contexto, reconheceu-se que o revestimento de espumas cerâmicas com alto teor de alumina, aluminato e carbeto de silício com um material cerâmico com melhor capacidade de umectação por aço fundido, tal como material de silicato de alumina, como mulita, ou material com base em zircônio, facilita a infiltração e a união. A espuma cerâmica revestida desta maneira pode ser formada por meio da imersão de espumas cerâmicas pouco umectáveis em uma calda do material de revestimento, seguida pela sua ignição.

[0025] Particularmente, o aço fundido é constituído por um aço de baixa liga que é facilmente endurecido por meio de tratamento a quente por normalização, resfriamento e têmpera, que possui análise química, em percentuais em peso: teor de carbono de 0,15% a 0,35%, teor de silício de 0,5% a 2%, teor de manganês de 0,5% a 1,5%,

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11/16 teor de cromo de 0,5% a 2,5%, teor de níquel de 0% a 2%, teor de molibdênio de 0,15% a 0,35%, bem como pequenos teores de adições de alumínio e zircônio para desoxidação e níveis residuais de enxofre, fósforo e outras impurezas ou componentes menores. O teor de silício do aço fundido é mais influente no fornecimento ao aço líquido de propriedades fluidas sob temperatura de moldagem que obtêm a penetração desejada dos insertos de espuma cerâmica. No contexto da obtenção de uma união de qualidade entre o aço fundido e o inserto de espuma cerâmica, as propriedades fluídicas preferidas do aço fundido são obtidas em aços que contêm teores de silício de mais de 1% em peso.

[0026] A Figura 4 é uma micrografia de área seccional polida na região composta de espuma cerâmica e aço (2) de um elemento de acordo com a presente invenção. Aço fundido infiltrado (21) da dita composição acima constitui as características escuras da micrografia, enquanto as características mais claras compreendem as paredes da espuma cerâmica (22) que, neste caso, é um material cerâmico com base em zircônia. A parte da micrografia que exibe uma mistura fina de características claras e escuras é uma parte na qual o metal moldado infiltrado (21) penetrou nas paredes celulares da espuma cerâmica (22). Também é identificada na Figura 4 uma certa área (B) da fotomicrografia que inclui uma parte de penetração fina das paredes cerâmicas (22) pelo aço

infiltrado	(21) .
[0027]	A Figura 5 é	uma	micrografia	com	alta
ampliação	da certa área (B) na	qual	existe	uma	parte de
penetração	fina da	microporosidade	das	paredes	cerâmicas	(22)

pelo aço infiltrado (21). Novamente nesta micrografia, as

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12/16 características escuras são o aço infiltrado (21) e as características claras compreendem as paredes da espuma cerâmica (22). A parte escura voltada para a parte esquerda da micrografia é aço infiltrado (21) que se encontra dentro do que uma vez foi uma célula aberta da espuma antes da infiltração, enquanto a parte colorida voltada para o lado direito da micrografia é uma mistura fina de características claras e escuras que indica a penetração fina da microporosidade das paredes celulares (22) pelo aço infiltrado (21) .

[0028] A Figura 4 e a Figura 5 evidenciam o excelente entrelaçamento de aço infiltrado (21) e as paredes da espuma cerâmica (22) que fornece a união de qualidade atingida na região composta de espuma cerâmica e aço (2) de um elemento de acordo com a presente invenção.

[0029] Testes de infiltração realizados utilizando as espumas cerâmicas mencionadas acima e aço fundido comprovaram que é possível penetrar adequadamente em espumas com porosidade celular média de 10 a 60 poros por polegada (ou seja, 10 a 60 ppi) e, preferencialmente, 20 a 30 ppi. Ao fazê-lo, as propriedades de desgaste aprimoradas do composto de espuma cerâmica e aço resultante (2) são garantidas pela sua macro e microestrutura fina. Para aprimorar ainda mais as propriedades de impacto ao desgaste da parte composta de espuma infiltrada com aço fundido resultante (2) do elemento de desgaste, também é apropriado que a fração de volume da fase cerâmica exceda 10% mas não exceda 35% da região composta (2) do elemento.

[0030] Uma característica específica da presente invenção é o fato de que a infiltração de aço do inserto de

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13/16 espuma cerâmica, que forma a região composta (2), ocorre tanto nas células relativamente grandes em escala macroscópica bem como nas paredes celulares em escala microestrutural, de forma a fornecer forte entrelaçamento mecânico entre a cerâmica e o aço fundido. A boa união produzida desta forma entre metal e cerâmica foi evidenciada por meio de teste de compressão uniaxial das espumas infiltradas com aço (ou seja, região composta (2)) após o tratamento a quente por normalização, resfriamento e têmpera do elemento de desgaste. Os resultados demonstram uma reação um tanto elástica aos níveis de tensão uniaxial até a faixa de 700 MPa a 1000 MPa, conforme determinado com compensação de estiramento de 0,01%. Sob tensões de mais de 1000 MPa, podem ocorrer processos de deformação inelástica e falta de coesão entre paredes de células cerâmicas e aço. Utilizando o mesmo método de teste, o limite elástico do aço fundido não infiltrado (3) após o tratamento a quente por normalização, resfriamento e têmpera do elemento de desgaste foi determinado como estando na faixa de 1400 a 1500 MPa. Um limite elástico mínimo de 700 MPa fornece, entretanto, uma ampla faixa de utilidade dos elementos reforçados em aplicações de penetração no solo, que envolve pressões aplicadas de até 1000 MPa, que incluem dentes com alta resistência ao desgaste para escavadoras e carregadores de propósitos gerais.

[0031] Os resultados acima podem ser observados na Figura 6, na qual é exibida uma plotagem gráfica de tensão de compressão com relação ao estiramento de compressão para três amostras típicas obtidas da região composta de espuma cerâmica e aço (2) de um elemento de desgaste tratado a quente normalizado, resfriado e temperado de acordo com a presente invenção. Como se

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14/16 pode observar na Figura 6, a reação de tensão de compressão da região composta (2) exibe um comportamento um tanto elástico (ou seja, uma relação de linha quase reta entre tensão e estiramento) do nível de tensão zero até níveis de tensão de compressão uniaxial na faixa de 700 MPa a 1000 MPa. Sob tensões de mais de cerca de 1000 MPa, ocorre deformação plástica (ou seja, inelástica ou permanente) do aço em conjunto com falta de coesão entre as paredes de células cerâmicas e o aço.

[0032] Uma realização adicional da presente invenção consiste de um inserto híbrido, ou seja, um primeiro inserto de espuma cerâmica conforme descrito acima com um segundo inserto que é introduzido no dito primeiro inserto, de tal forma que o dito primeiro inserto esteja rodeando, ao menos parcialmente, o dito segundo inserto. O dito segundo inserto é preferencialmente composto por um cermet, de preferência superior de carbeto de tungstênio cimentado, que é introduzido em um inserto de espuma cerâmica dos tipos descritos anteriormente. Um inserto de cermet fornece aumento adicional da resistência ao desgaste em comparação com elementos de desgaste reforçados apenas com a região composta de aço e cerâmica (2).

[0033] A natureza e o objeto da presente invenção tornar-se-ão evidentes por meio da descrição detalhada a seguir de uma realização preferida da presente invenção.

[0034] O objeto desta realização é, conforme indicado anteriormente, um elemento de desgaste, ou seja, um dente de aço fundido, a ser utilizado especialmente em aplicações de carregamento. O propósito principal do elemento de desgaste é o carregamento de minerais/pedras soltas em caminhões, basculantes ou qualquer outro meio de transporte em minas, pedreiras ou similares.

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15/16 [0035] O dente de carregamento da presente realização compreende um inserto de espuma cerâmica com base em zircônia para aumentar a resistência ao desgaste do dente, de forma a prolongar a sua vida útil. A confiabilidade do dente reforçado é garantida por meio da obtenção de união de qualidade entre o inserto de espuma cerâmica de reforço e o aço fundido que constitui o dente. Foi atingida a penetração completa do aço fundido nos poros celulares da espuma e dentro da microporosidade das paredes celulares.

[0036] O inserto de acordo com a presente realização é uma espuma cerâmica com base em zircônia com 130 mm de comprimento por 90 mm de largura e 25 mm de altura. A espuma cerâmica foi obtida por meio da impregnação de uma espuma polimérica com células abertas com uma calda do material com base em zircônia e por meio de ignição subsequente. A espuma cerâmica obtida desta forma é caracterizada por possuir macroporosidade celular aberta de 20 ppi. As paredes cerâmicas foram microporosas e continham algumas lacunas e rachaduras.

[0037] O aço fundido utilizado para produzir o elemento de desgaste da presente realização apresentou composição que compreendia, em percentuais em peso: 0,27% de carbono, 1,5% de silício, 0,9% de manganês, 2,1% de cromo e 0,3% de molibdênio.

[0038] O elemento de desgaste foi produzido utilizando moldagem de areia com base em sílica unida por resina sem cozimento, comumente denominada processo ISOCURE. O molde não foi previamente aquecido e apresentou razão entre areia e aço de 1,6 kg de areia por kg de aço fundido.

[0039] O peso de aço despejado no molde para constituir o elemento de desgaste e infiltrar o inserto de

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16/16 espuma cerâmica foi de 20,3 kg. Foram empregadas temperaturas de despejamento de aço na faixa de 1550 a 1650 °C. Estas temperaturas representam um superaquecimento 50 a 150 °C acima da temperatura de fusão do aço fundido com baixa liga utilizado para constituir o elemento de desgaste. Em todos os casos, foi preservada a integridade da espuma cerâmica (ou seja, sem rompimento devido ao choque térmico) e atingiu-se infiltração desejada da espuma (macro e microinfiltração).

[0040] Os elementos de desgaste foram tratados a quente por meio de uma prática típica de normalização, resfriamento e têmpera sob baixa temperatura, de forma a obter, no aço fundido do elemento de desgaste, uma microestrutura que consiste principalmente de martensita temperada dura e rígida.

[0041] Os elementos de desgaste reforçados da presente realização exibiram durante o serviço um aumento de cerca de 50% da vida/duração em comparação com elementos de desgaste não reforçados com a mesma geometria, composição de aço similar e tratamento a quente similar.

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES

   1 . ELEMENTO DE DESGASTE PARA MÁQUINAS PARA MOVIMENTAR TERRA E ROCHA, PENETRAR NO SOLO E/OU CARREGAR A TERRA, tal como dentes de caçambas para escavadoras e carregadores, que compreende aço fundidoo e pelo menos um inserto, caracterizado pelo dito inserto ser uma espuma cerâmica tridimensional celular que possui uma estrutura porosa com células abertas que é penetrada pelo aço fundido dentro da porosidade de células abertas do inserto de espuma cerâmica, bem como dentro da microporosidade das paredes de espuma cerâmica.
2. 2. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo dito inserto ser feito de zircônia (ZrO2) ou um material com base em zircônia tal como ZrO2-CaO, ZrO2-MgO, ZrO2-Y2O3 ou um composto tal como ZrO2Al2O3.
3. 3. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo dito inserto ser feito de material com alto teor de alumina, tal como alumina branca ou tabular, ou de material de aluminato, tal como espinela de alumina ou alumina enrijecida com zircônia, ou de material de silicato de alumina (Al2O3-SiO2), tal como mulita.
4. 4. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo dito inseto ser feito de material com alto teor de alumina (Al2O3) revestido ou material de aluminato revestido tal como espinela de alumina ou material de alumia endurecido com zircônia, ou material de carbeto revestido tal como carbeto de silício, em que o revestimento é formado com material de silicato de alumínio ou material com base em zircônia.

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5. 5. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela porosidade celular média do dito inserto ser de 10 a 60 poros por polegada (ppi).
6. 6. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela porosidade celular média ser de 20 a 30 ppi.
7. 7. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo percentual em volume de cerâmica do dito inserto de espuma celular ser de mais de 10% e menos de 35%, em que a maior parte do volume restante do inserto é infiltrada pelo aço fundido.
8. 8. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo dito aço fundido possuir composição que compreende, em percentual em peso, 0,15% a 0,35% de carbono, 0,5 a 2% de silício, 0,5% a 1,5% de maganês, 0,5% a 2,5% de cromo, 0% a 2% de níquel e 0,15% a 0,35% de molibdênio.
9. 9. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo dito aço fundido conter teor de silício em percentual em peso de mais de 1%.
10. 10. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo dito elemento ser tratado a quente por meio de normalização, resfriamento e têmpera.
11. 11. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pela região composta de espuma de cerâmica e aço (2) formada no dito elemento possuir tensão elástica por compressão uniaxial de

    Petição 870190076181, de 07/08/2019, pág. 23/30

    3/3 mais de 700 MPa.
12. 12. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela incorporação de pelo menos um segundo inserto no dito primeiro inserto ou ao menos parcialmente rodeado por ele.
13. 13. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo dito segundo inserto ser um cermet de carbeto de tungstênio.
14. 14. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo dito elemento de desgaste ser um dente para máquinas carregadoras ou escavadoras.
15. 15. ELEMENTO DE DESGASTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelas pressões aplicadas sobre a superfície de desgaste do elemento de desgaste em serviço não excederem 1000 MPa.